DE102020110186A1

DE102020110186A1 - Verbesserte Hydraulikvorrichtung

Info

Publication number: DE102020110186A1
Application number: DE102020110186.4A
Authority: DE
Inventors: Eric Westergaard
Original assignee: Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Current assignee: Danfoss Power Solutions GmbH and Co OHG
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-10-14
Also published as: CN113529831B; US11401691B2; US20210317634A1; CN113529831A; CN215948298U

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Ansteuerung einer Aktuatorvorrichtung, die zumindest zwei Arten von Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) aufweist, die unterschiedliche Arten von Bewegungen einer zu bewegenden angebrachten Vorrichtung (10, 32) bewirken. Eine Änderung der Ausrichtung und/oder der Position der angebrachten Vorrichtung (10, 32) hat einen Einfluss auf die Position von zumindest einem definierten Bereich (13, 14) der angebrachten Vorrichtung (10, 32). Unterschiedliche Typen von Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) werden in automatisierter Weise derart angesteuert, dass sie zumindest in einem bestimmten Bewegungsbereich zumindest teilweise die Änderung der Position des definierten Bereichs (13, 14) der angebrachten Vorrichtung (10, 32) kompensieren, wenn die Ausrichtung und/oder die Position der angebrachten Vorrichtung (10, 32) geändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Aktuatorvorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuervorrichtung, eine Aktuatorvorrichtung, sowie ein Arbeitsfahrzeug.
Immer dann, wenn Schüttgüter in großen Mengen gehandhabt werden müssen, insbesondere in Bergwerken, auf Baustellen, in Steinbrüchen, in der Landwirtschaft sowie bei Lagerbereichen mit großen Haufen (um lediglich einige Beispiele zu nennen) sind Teleskoplader, Telehandler, Teleskopradlader, Radlader und dergleichen häufig verwendete Maschinentypen. Insbesondere können sie ohne größere Infrastruktur verwendet werden. Dementsprechend können sie deutlich flexibler eingesetzt werden, sowie in Gebieten eingesetzt werden, wo ortsfeste Konstruktionen wie Brückenkräne, große Vorratsbunker, unterirdische Bunker oder dergleichen trotz ihrer intrinsischen Vorteile nicht sinnvoll verwendet werden können.
Der grundsätzliche Aufbau derartiger Teleskoplader, Teleskopradlader und allgemeiner Radlader besteht darin, dass sie eine bewegliche Fahrzeugkarosserie auf Rädern und zum Teil auf Gleisketten aufweisen. Eine Anordnung aus Hebeln und Schwenkarmen ist schwenkbar an der Fahrzeugkarosserie angeordnet. Typischerweise wird die Anordnung aus Hebeln mittels Hydraulikkolben bewegt, obwohl grundsätzlich auch anderweitige Aktuatoren verwendet werden können. Eine Bewegung der Aktuatoren (beispielsweise Hydraulikkolben) führt zu einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung von den Teilen der Anordnung aus Hebeln, die sich entgegengesetzt zu einem Scharnierpunkt befinden. Dort wird üblicherweise eine kippbare Vorrichtung, wie eine Schaufel, ein Baggerlöffel, eine Gabel oder dergleichen befestigt. Durch Kippen der Schaufel/des Baggerlöffels/der Gabel (oder einer anderweitigen Vorrichtung) kann das zu bewegende Material entweder derart in bzw. an der Vorrichtung gehalten werden, dass eine Bewegung des Fahrzeugs möglich ist, ohne dass die Güter verloren gehen, oder derart, dass die Güter ausgegeben werden. So kann beispielsweise im Fall einer Schaufel die Schaufel in eine muldenartige Position gebracht werden, sodass Schotter oder sonstige Arten von festen Schüttgütern bewegt werden können. Durch Kippen der Schaufel kann der Schotter am Zielort ausgeschüttet werden. Dabei kann es sich um einen Lastwagen, einen Kipplader, einen Eisenbahnwaggon, einen Haufen aus festem Schüttgut und/oder um Ähnliches handeln.
Es ist unnötig zu erwähnen, dass derartige Fahrzeuge sehr weit verbreitet sind und in einem breiten Feld von technischen Anwendungsgebieten erfolgreich genutzt werden. Dementsprechend ist die Herstellung derartiger Maschinen ein interessantes wirtschaftliches Gebiet.
Übliche Standardmaschinen benötigen jedoch gut ausgebildete Bediener. Das Problem liegt darin, dass aufgrund des Aufbaus und der Anordnung der Maschine die Ansteuerung der unterschiedlichen Aktuatoren nicht nur den erwünschten Einfluss auf die unmittelbar angetriebenen Teile der Maschine hat, insbesondere auf die Schaufel oder dergleichen. Vielmehr treten üblicherweise auch Nebeneffekte auf, sodass das Auftreten unterschiedlicher und unerwünschter Arten von Bewegungen beobachtet werden kann. Bislang müssen derartige Nebeneffekte entweder toleriert werden und/oder durch geeignete manuelle Ansteuerung der Maschine durch gut ausgebildetes Personal kompensiert werden.
Um ein Beispiel zu nennen: wenn die Schaufel eines Teleskopschaufelladers gekippt wird, sodass in der Schaufel befindliche Schüttgüter auf die Ladefläche eines Kippladers ausgeschüttet werden, führt eine von einem Bediener befohlene Kippbewegung der Schaufel typischerweise auch zu einer (üblicherweise) unerwünschten Abwärtsbewegung des vorderen Bereichs (Schaufelkante) der Schaufel. Dies könnte zu einem mechanischen Kontakt zwischen der Schaufel und dem Kipplader führen, was zu Beschädigungen führen könnte. Dementsprechend hat der Bediener des Schaufelladers diesen Effekt durch eine geeignete Ansteuerung des Anheben-/Absenken-Hebels zu kompensieren.
Weiterhin führt eine Kippbewegung der Schaufel ebenso zu einer Rückwärts-Vorwärts-Bewegung der freigebenden Kante (Schaufelkante) der Schaufel. Insbesondere dann, wenn Lastwagen/Kipplader zu befüllen sind, die für Standardstraßen zugelassen sind (und welche dementsprechend eine vergleichsweise geringe Breite von je nach nationaler Gesetzgebung ungefähr 2,5 m aufweisen dürfen), kann dieser Effekt leicht zu einer asymmetrischen Beladung des Lastwagens führen (sodass es dadurch zu einem nachteiligen und sogar gefährlichen Fahrverhalten kommen kann). Darüber hinaus kann während des Ausschüttens des Materials auch die Ladefläche des Kippladers leicht verfehlt werden, sodass ein bestimmter Anteil des ausgeschütteten Materials seitlich vom Kipplader herabfällt. Demzufolge hat der Bediener diese Rückwärts-/Vorwärts-Bewegung durch geeignete Ansteuerung einer Vorwärts- oder Rückwärts-Bewegung des Fahrzeugs zu kompensieren.
Da das Antreiben der unterschiedlichen Hydraulikvorrichtungen und Aktuatoren eine ausreichende Leistung erfordert, ist es sogar so, dass bei heutigen Maschinen der Bediener üblicherweise auch mehr oder weniger Leistung vom Verbrennungsmotor anfordern muss (es handelt sich hierbei um die typische Energiequelle für derartige Fahrzeuge).
Es ist einsichtig, dass eine derartige orchestrierte Ansteuerung von unterschiedlichen Einstellungen verschiedener Hebel und Pedale nicht einfach ist und ein langwieriges Training und eine ausreichende Erfahrung des Bedieners erfordert. Selbst dann führt dies üblicherweise schon nach vergleichsweise kurzen Zeitspannen zu einer Erschöpfung des Bedieners. Darüber hinaus können auch gut ausgebildete Bediener fehlerhafte Eingaben tätigen, was zu einem Verschütten von Schüttgut, zur Notwendigkeit einer Korrekturbewegung von bereits verladener Ware und sogar zu einer Beschädigung der Maschine führen kann.
Im Stand der Technik wurden bereits unterschiedliche Vorschläge gemacht, um die Arbeit für die Bediener derartiger Maschinen zu vereinfachen, mit einem zusätzlichen Schwerpunkt auf der Vermeidung von Unfällen.
US 6,233,511 B1 beispielsweise schlägt im Zusammenhang mit einem Lader, der konventionelle mechanische Komponenten aufweist, die Verwendung einer elektronischen Digitalsteuerung vor. Die Hydraulikventile werden derart elektronisch angesteuert, dass die Steuerung die Schaufel derart dreht, dass zwischen der Schaufel und der Laderkarosserie ein im Wesentlichen gleichartiger Winkel aufrechterhalten bleibt (also eine konstante Ausrichtung der Schaufel aufrechterhalten wird), wenn der Bediener ein Anheben oder ein Absenken der Schaufel des Laders befiehlt. US 9,822,507 B2 und US 6,763,619 B2 verfolgen einen ähnlichen Ansatz.
Obwohl diese Vorschläge zugegebenermaßen bereits recht hilfreich sind, gehen diese nicht die Probleme an, die mit einer Kippbewegung einer Schaufel oder einer sonstigen Vorrichtung, die an einer Anordnung von Hebeln angebracht ist, verknüpft sind (also, wenn die Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung geändert wird).
Diese und weitere Probleme können durch Verwendung der vorliegenden Idee gelöst werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ein Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatorvorrichtung vorzuschlagen, welche zumindest zwei Typen von Aktuatoren aufweist, die unterschiedliche Arten einer Bewegung der zu bewegenden angebrachten Vorrichtung bewirken, wobei eine Änderung der Ausrichtung und/oder der Position der angebrachten Vorrichtung einen Einfluss auf die Position von zumindest einem definierten Bereich der angebrachten Vorrichtung hat, wobei das Verfahren gegenüber bekannten Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatorvorrichtung dieses Typs verbessert ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung vorzuschlagen, die gegenüber im Stand der Technik bekannten Steuervorrichtungen verbessert ist. Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aktuatorvorrichtung vorzuschlagen, die gegenüber im Stand der Technik bekannten Aktuatorvorrichtungen verbessert ist. Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Arbeitsfahrzeug vorzuschlagen, welches gegenüber im Stand der Technik bekannten Arbeitsfahrzeugen verbessert ist.
Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Aktuatorvorrichtung, welche zumindest zwei Arten von Aktuatoren aufweist, die unterschiedliche Arten von Bewegungen einer zu bewegenden angebrachten Vorrichtung bewirken, wobei eine Änderung der Ausrichtung und/oder der Position der angebrachten Vorrichtung einen Einfluss auf die Position von zumindest einem definierten Bereich der angebrachten Vorrichtung hat, derart auszuführen, dass unterschiedliche Typen von Aktuatoren in automatisierter Weise derart angesteuert werden, dass diese zumindest in einem bestimmten Bewegungsbereich zumindest teilweise die Änderung der Position des definierten Bereichs der angebrachten Vorrichtung kompensieren, wenn die Ausrichtung und/oder die Position der angebrachten Vorrichtung geändert wird. Wird von „einer Änderung der Position“ gesprochen, muss man gegebenenfalls zwischen einer beabsichtigten Änderung der Position/eingegebenen Änderung der Position/befohlenen Änderung der Position/gewünschten Änderung der Position, sowie einer unbeabsichtigten Änderung der Position/ausgegebenen Änderung der Position/nicht befohlenen Änderung der Position/ungewollten Änderung der Position/Nebeneffekt-Änderung der Position/sich ergebenden Änderung der Position unterscheiden.
Wenn von Aktuatoren die Rede ist, ist zu erwähnen, dass ein Typ von Aktuator einen, zwei oder mehrere einzelne Aktuatoren umfassen kann. Die Art und Weise, wie die unterschiedlichen Typen von Aktuatoren ausgebildet sind, ist im Wesentlichen beliebig. Um nur einige Beispiele zu nennen, können Hydraulikkolben, Elektromotoren, Linearmotoren, Verbrennungsmotoren, Hydraulikmotoren, Zahnräder und Ähnliches verwendet werden, möglicherweise auch in Kombination. Wenn von einem Typ von Bewegung die Rede ist, können lineare Bewegungen und/oder Rotationsbewegungen und/oder unterschiedliche Richtungen (gegebenenfalls Richtungen, die zueinander orthogonal angeordnet sind) in Betracht gezogen werden, gegebenenfalls auch in Kombination. Der Typ von Bewegung kann sich auf ein externes Bezugssystem beziehen, aber auch auf die Ausgangsseite eines anderen Typs von Aktuator. Um ein Beispiel zu nennen: wenn ein linearer Aktuator an einem anderen Typ von Aktuator befestigt ist, kann sich dementsprechend die Richtung der Linearbewegung in Abhängigkeit von der Position des vorherigen Aktuators (oder möglicherweise auch einer Mehrzahl von vorherigen Aktuatoren) ändern. Es ist sogar möglich, dass aufgrund einer Schwenkbewegung von einem oder von mehreren vorherigen Aktuatoren selbst ein linearer Aktuator einen Anteil von Rotationsbewegung in Bezug auf ein externes Bezugssystem aufweisen kann. Üblicherweise kann als angebrachte Vorrichtung eine Schaufel, ein Baggerlöffel, eine Gabel, eine Greifvorrichtung oder jegliche sonstige Art von Vorrichtung angesehen werden. Üblicherweise ist die angebrachte Vorrichtung im Wesentlichen die letzte Vorrichtung, welche die Funktion durchführt, für die die Aktuatorvorrichtung ausgebildet ist. Im Falle eines Telehandlers zur Bewegung von Schotter wird dementsprechend die angebrachte Vorrichtung üblicherweise eine Schaufel für Schotter sein. Es können jedoch auch unterschiedliche Typen von Vorrichtungen in Betracht gezogen werden. Üblicherweise wird die angebrachte Vorrichtung die letzte Vorrichtung in der Kette von Aktuatoren sein. Mit anderen Worten wird die angebrachte Vorrichtung üblicherweise kein weiterer Aktuator sein und/oder keine Vorrichtung sein, die selbst bewegt werden kann, um einen oder mehrere Aktuatoren oder andere Vorrichtungen zu bewegen. Der definierte Bereich der angebrachten Vorrichtung wird üblicherweise in Abhängigkeit vom Einsatzzweck der (vollständigen) Aktuatorvorrichtung und/oder der angebrachten Vorrichtung gewählt werden. Für die Definition des definierten Bereichs der angebrachten Vorrichtung können auch externe Vorrichtungen, welche nicht Teil der Aktuatorvorrichtung sind, die aber durch den Zweck der Aktuatorvorrichtung bestimmt sind, ebenfalls eine Rolle spielen. Im Falle eines Schaufelradladers kann der definierte Bereich der angebrachten Vorrichtung daher beispielsweise die Schaufelkante der Schaufel sein. Es kann jedoch auch eine Position in Betracht gezogen werden, die etwas von der Schaufelkante der Schaufel versetzt ist. Dies kann auf einer Situation beruhen, bei der die Schaufel zum Beladen eines Lasters oder eines Kippladers verwendet wird. Da die Schaufelkante während des Entladens der Schaufel typischerweise in der Mitte der Ladefläche des Lasters/Kippladers angeordnet sein wird, kann der definierte Bereich der angebrachten Vorrichtung ein Bereich der Schaufel sein, der von der Schaufelkante der Schaufel aus gesehen um einen gewissen Anteil der Breite der Ladefläche des Ladebereichs des Lasters/Kippladers versetzt ist, beispielsweise um etwa 50 % davon.
Dies beruht auf der Erwägung, dass es sich hier gegebenenfalls um den kritischsten Bereich handelt, an dem die Schaufel und die Seitenwände der Ladefläche einander am nächsten kommen und/oder wo eine ausreichende Beabstandung sicherzustellen ist.
Die Kompensation der Änderung der Position des definierten Bereichs der angebrachten Vorrichtung, wenn eine Änderung der Ausrichtung und/oder der Position der angebrachten Vorrichtung befohlen wird, erfolgt in automatisierter Weise. Die automatisierte Weise kann mittels eines geeigneten mechanischen Aufbaus und/oder mittels Anlegen von Korrektursignalen an die Aktuatoren realisiert werden. Insbesondere ist es möglich, unter Verwendung einer Steuervorrichtung, insbesondere einer elektronischen Steuervorrichtung und/oder einer programmierbaren Steuervorrichtung, modifizierte Steuersignale zu erzeugen. Insbesondere kann eine Computervorrichtung, wie eine elektronische Steuervorrichtung, einschließlich eines Einplatinenrechners, hierfür verwendet werden. Es ist auch möglich, dass das Verfahren auf einer Steuervorrichtung implementiert wird, die bereits für die Steuerung der Aktuatorvorrichtung vorhanden ist. Dies schließt die Möglichkeit, dass die Rechenleistung der betreffenden Steuervorrichtung gegebenenfalls größer gewählt werden muss, um die zusätzliche Funktionalität des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens zu implementieren, nicht aus. Vorzugsweise erfolgt die vorliegend vorgeschlagene Kompensation vollständig (zu 100 %). Es ist aber ebenso möglich, dass lediglich eine teilweise Kompensation realisiert wird. Eine teilweise Kompensation kann dahingehend verstanden werden, dass lediglich eine bestimmte Richtung und/oder ein bestimmter Bewegungsfreiheitsgrad (oder lediglich zwei, drei oder eine Mehrzahl von unterschiedlichen Richtungen und/oder Bewegungsfreiheitsgraden) kompensiert wird und/oder dass die Kompensation einer bestimmten Richtung und/oder eines bestimmten Bewegungsfreiheitsgrads (oder von zwei, drei oder einer Mehrzahl von bestimmten Richtungen und/oder von Bewegungsfreiheitsgraden) lediglich teilweise durchgeführt wird (beispielsweise bis zu maximal 90 %, 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %). Im Gegenteil hierzu kann es aber auch sinnvoll sein, eine Überkompensation vorzusehen, beispielsweise von (bis zu/nicht mehr als) 110 %, 120 %, 130 %, 140 %, 150 %, 160 %, 170 %, 180 %, 190 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % oder 500 %. Der Wert kann vom Hersteller, von einem Wartungsmechaniker, vom Arbeitgeber und/oder vom Bediener selbst gewählt werden. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass für eine Person, die daran gewöhnt ist, laterale und/oder Rotationsabweichungen aufgrund der vorab beschriebenen „Nebeneffekte der Bewegung“ manuell zu kompensieren, das Verhalten des vorliegend vorgeschlagenen Verfahrens zur Ansteuerung einer Aktuatorvorrichtung überraschend und/oder sogar kontraproduktiv sein kann, sodass die Kombination einer automatischen Kompensation und einer manuellen Kompensation (an die der Bediener gewöhnt ist) zu Beschädigungen aufgrund einer „doppelten Kompensation“ führen kann. Die Verwendung eines derart individuell wählbaren Bruchteils an Kompensation kann sinnvoll sein, damit sich heutige geübte Operatoren das Korrekturverhalten abgewöhnen können. Zusätzlich und/oder alternativ ist es möglich, dass das Ausmaß einer zumindest teilweisen Kompensation von bestimmten Bewegungsbereichen abhängen kann. Dementsprechend kann für bestimmte Bewegungsbereiche eine Kompensation realisiert werden, wohingegen keine Kompensation mehr durchgeführt wird (oder eine Kompensation in verringertem Umfang durchgeführt wird), wenn dieser Bereich verlassen wird. Dies kann auf jeglicher Erwägung basierend erfolgen, beispielsweise aufgrund der Berücksichtigung der mechanischen Fähigkeit für Bewegungen der angebrachten Vorrichtung.
Die beschriebene Situation einer Aktuatorvorrichtung, bei der eine Änderung der Ausrichtung und/oder der Position der angebrachten Vorrichtung einen Einfluss auf die Position von zumindest einem definierten Bereich der angebrachten Vorrichtung hat, tritt bei einer Vielzahl von Grundaufbauten und/oder technischen Anwendungsgebieten auf. Im Wesentlichen kann eine derartige Situation dann eintreten, wenn die betreffenden Aktuatoren nicht ausschließlich Bewegungen bewirken, die in zueinander orthogonalen Richtungen erfolgen. Dementsprechend kann diese Situation auftreten, wenn zwei Aktuatoren eine lineare Bewegung in Richtungen ausführen, die nicht zueinander senkrecht stehen. Ebenfalls tritt die beschriebene Beeinflussung üblicherweise auch dann auf, wenn ein Aktuator eine Verschwenkbewegung/Drehbewegung/Rotationsbewegung bewirkt. Die unbeabsichtigte Bewegung, d. h. typischerweise eine Änderung der Position von zumindest einem definierten Bereich der angebrachten Vorrichtung, kann von der Winkellage/Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung abhängen. Recht häufig tritt eine Art von sinusartiger/kosinusartiger Abhängigkeit auf. Die beschriebene Abhängigkeit tritt regelmäßig dann auf, wenn unterschiedliche Aktuatoren in einer Art von Serienanordnung angeordnet sind. Dies ist der Fall, wenn zwei (oder mehrere) Aktuatoren nicht mit dem gleichen Rahmen verbunden sind, sondern vielmehr derart angeordnet sind, dass ein zweiter (oder späterer) Aktuator gemeinsam mit der Bewegung des ersten (oder eines sonstigen der „früheren“ Aktuatoren) bewegt wird. Dies ist der Fall, wenn gewissermaßen eine Eingangsseite von einem Typ von Aktuator (möglicherweise ein erster, zweiter, dritter oder weiterer Aktuator) an einem Basissystem oder an einem früheren System (beispielsweise einer Fahrzeugkarosserie und/oder der Umgebung und/oder anderen Aktuatoren) befestigt ist, wohingegen ein weiterer (zweiter, dritter, vierter und/oder späterer) Aktuator mit seiner Eingangsseite mit der Ausgangsseite eines anderen Aktuators (früheren Aktuators; ersten Aktuators) verbunden ist. Das gleiche kann in analoger Weise für noch mehr Aktuatoren gelten. Im Falle eines beweglichen Fahrzeugs kann der zweite Aktuator mit einer Fahrzeugkarosserie verbunden sein, wobei die Fahrzeugkarosserie sozusagen die Ausgangsseite des ersten Aktuators ist, und wobei der erste Aktuator als Fahrplattform/Hydraulikmotor des Fahrzeugs aufgefasst werden kann. Somit kann in diesem Fall die Eingangsseite des ersten Aktuators als externes Bezugssystem, d. h. als die Umgebung, aufgefasst werden.
Ein detailliertes Beispiel hierfür ist ein Telehandler (oder Teleskoplader) bei dem der Antriebsmotor des Fahrzeugs als erster Aktuator aufgefasst werden kann. Die Umgebung ist dann die Eingangsseite des ersten Aktuators, während die Fahrzeugkarosserie die Ausgangsseite des ersten Aktuators ist, und der erste Aktuator der Antriebsmotor/Antriebsaktuator (beispielsweise ein Hydraulikmotor) des Telehandlers ist. Mit der Ausgangsseite des ersten Aktuators ist ein weiterer Aktuator (zweiter Aktuator) verbunden, vorliegend ein Hydraulikkolben (oder auch eine Mehrzahl von Hydraulikkolben). Die Hydraulikkolben sind vorgesehen, um eine Aufwärts-/Abwärtsbewegung des beabstandeten Teils der Anordnung von (Hub-)Hebeln (oder (Hub-)Stangen), die von den (Hub-)Hydraulikkolben bewegt werden, zu bewirken. Die Fahrzeugkarosserie ist die Eingangsseite für den zweiten Aktuator, während die Winkelstellung der Anordnung von (Hub-)Hebeln (und damit dessen beanstandetes Ende/deren beabstandete Enden) als Ausgangsseite des zweiten Aktuators (Hub-Aktuators) angesehen werden kann. Wie es für einen Fachmann offensichtlich ist, ist die Aufwärts- und Abwärtsbewegung (Winkelvariation) der Hebelanordnung eine Hauptausgabebewegung und die vorgesehene Ausgabebewegung des (Hub-)Hydraulikkolben /der (Hub-)Hydraulikkolben (zweiter Aktuator). Aufgrund der scharnierartigen Anordnung der Hebelanordnung an der Fahrzeugkarosserie, und dementsprechend der Verschwenkbewegung von dieser, kann jedoch eine Winkeländerung/eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung des beabstandeten Endes der Hebelanordnung (entgegengesetztes Ende zum Schwenkpunkt) zusätzlich zu einer weniger ausgeprägten Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des (entfernten) Endes der Hebelanordnung in Bezug auf das externe Bezugssystem kommen. Am beabstandeten Ende der Hubhebel kann eine drehbare Schaufel befestigt werden. Die Drehbewegung kann von einem Dritten (oder vierten; siehe unten) Aktuator bewirkt werden, wobei es sich bei dem (Ausrichtungs-)Aktuator ebenfalls um einen Hydraulikkolben handeln kann. Aus mechanischen Gründen ist die Drehachse der Schaufel typischerweise ungefähr im Bereich des Schwerpunkts der Schaufel vorgesehen, wenn die Schaufel mit den Waren befüllt ist, für die sie vorgesehen ist. Als Konsequenz hieraus führt die Schaufelkante der Schaufel eine Aufwärts- und/oder Abwärtsbewegung, sowie eine Vorwärts- und/oder Rückwärtsbewegung aus, wenn die Schaufel gedreht wird. Das Ausmaß der Aufwärts-/Abwärtsbewegung im Verhältnis zur Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Schaufelkante der Schaufel pro Drehbewegungseinheit hängt von der (Winkel-)Stellung der Schaufel ab. Typischerweise ist eine annähernd sinusartige/kosinusartige Abhängigkeit gegeben. Wenn sich die Schaufel in einer Wesentlichen horizontalen Position befindet, wird die Aufwärts-/Abwärtsbewegung ausgeprägter sein, wohingegen die Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Schaufelkante vergleichsweise klein sein wird, während sich die Situation im Falle einer vertikalen Stellung der Schaufel umkehrt. Möglicherweise sind die Hub-Hebel (Hub-Stangen) mittels eines geeigneten Aktuators (beispielsweise ein Hydraulikkolben; ein Motor, der ein in eine Zahnstange eingreifendes Zahnrad antreibt; oder jeglicher sonstiger Typ von geeignetem Aktuator) ausfahrbar ausgestaltet. Da dieser Aktuator zwischen dem zweiten Aktuator (Hub-Hydraulikkolben) und dem (dann) vierten Aktuator (Rotationsaktuator) angeordnet ist, wenn man diese als Kette von Aktuatoren ansieht, ist der dritte Aktuator mit seiner Eingangsseite an der Ausgangsseite des zweiten Aktuators verbunden, während die Ausgangsseite des dritten Aktuators mit der Eingangsseite des (dann) vierten Aktuators verbunden ist. Eine Längenänderung der Hubhebel hat dann einen Einfluss auf die Höhe (des definierten Bereichs) der angebrachten Vorrichtung, sowie auf die laterale Position (Vorwärts-/Rückwärtsposition) (des definierten Bereichs) der angebrachten Vorrichtung. Dies hängt zuvörderst von der aktuellen Winkelstellung der Hubhebel ab (typischerweise sinusartige und/oder kosinusartige Abhängigkeit). Dementsprechend kann dieser dritte Aktuator, sofern vorhanden, üblicherweise eine Höhenänderung und/oder Vorwärts-/Rückwärtsänderung (des definierten Bereichs) der angebrachten Vorrichtung zumindest teilweise kompensieren. Diese Möglichkeit kann auf bestimmte Bereiche von Stellungen der unterschiedlichen (anderen) Aktuatoren beschränkt sein. Natürlich ist diese Art von Kompensation nicht möglich, wenn ein Ausfahren/Einfahren des Hubhebels nicht möglich ist.
Es wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung primär durch die Stellung eines Ausrichtungsaktuators bestimmt wird, wobei die Stellung des Ausrichtungsaktuators üblicherweise ebenfalls einen Einfluss auf die Position des definierten Bereichs der angebrachten Vorrichtung hat. Mit anderen Worten ist die Stellung der Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung primär von der Stellung eines zugehörigen Aktuators, nämlich eines Ausrichtungsaktuators, bestimmt. Dennoch wird die Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung zumindest in einem gewissen Ausmaß zusätzlich durch die Stellung von einem oder mehreren unterschiedlichen Typen von Aktuatoren bestimmt, insbesondere von Aktuatoren, welche in der Aktuatorenkette vor dem Ausrichtungsaktuator angeordnet sind. Vergleichsweise häufig wird der Ausrichtungsaktuator der letzte Aktuator in der Aktuatorenkette sein, obwohl dies nicht zwangsläufig der Fall sein muss. Die Stellung des Ausrichtungsaktuators, insbesondere die Position des definierten Bereichs der angebrachten Vorrichtung, ist typischerweise vornehmlich von einem oder mehreren anderweitigen Aktuatoren, als dem Ausrichtungsaktuator, beeinflusst. Wie jedoch vorab beschrieben, kann auch die Stellung des Ausrichtungsaktuators zumindest in einem gewissen Ausmaß einen Einfluss auf die Stellung des definierten Bereichs der angebrachten Vorrichtung haben. In diesem Zusammenhang wird ebenfalls auf das vorab beschriebene Beispiel eines Telehandlers mit einer drehbaren Schaufel für festes Schüttgutmaterial Bezug genommen.
Insbesondere in diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass ein Einfluss auf einen Aktuatortyp oder eine Mehrzahl von Aktuatorentypen auch auf externen Effekten beruhen kann. Um lediglich ein Beispiel zu geben: der Fahrmotor einer Fahrzeugkarosserie eines Telehandlers wird auf den ersten Blick lediglich einen Einfluss auf eine Vorrats-/Rückwärtsposition der angebrachten Vorrichtung haben. Befindet sich der Telehandler jedoch auf auf einer linearen Steigung, dann führt eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Fahrzeugkarosserie auch zu einem Einfluss auf die Höhe der angebrachten Vorrichtung (in Bezug auf das externe Bezugssystem). Wenn der Telehandler noch weitergehend entlang einer gekrümmten Steigung (unterschiedliche Neigungswinkel derselben) bewegt wird, hat eine Vorwärts-/Rückwärtsbewegung der Fahrzeugkarosserie sogar einen Einfluss auf die Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest einige der Aktuatoren Hydraulikaktuatoren sind, insbesondere Hydraulikkolben und/oder Hydraulikmotoren und/oder wird vorgeschlagen, dass zumindest einer der Aktuatoren ein Antriebsaktuator eines Fahrzeugs ist. Derartige Aktuatoren haben sich als sehr zuverlässig erwiesen und führen die erforderlichen Aspekte der Bewegung besonders vorteilhaft aus. Weiterhin sind derartige Aktuatoren problemlos erhältlich, sodass das Verfahren auch unter Verwendung von Standardaktuatoren einfach realisiert werden kann. Es ist sogar möglich, dass das vorliegend vorgeschlagene Verfahren als eine Art von Softwareerweiterung (oder Hardwareerweiterung, falls eine zusätzliche Steuerung und/oder eine verbesserte Steuerung o. ä. erforderlich ist) selbst für bereits vorhandene Maschinen verwendet werden kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die angebrachte Vorrichtung eine Schaufel, eine Gabel, ein Baggerlöffel und/oder eine Greifvorrichtung ist und/oder derart durchzuführen, dass die Aktuatorvorrichtung ein Teil eines Schaufelladers, Radladers, Teleskopschaufelladers, Telehandlers, Löffelbaggers, Exkavators und/oder Gabelstaplers ist. In diesem Fall kann das vorliegend vorgeschlagene Verfahren seine intrinsischen Vorteile und Eigenschaften besonders gut zeigen.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass sich der definierte Bereich der angebrachten Vorrichtung im Bereich einer Unterseite der angebrachten Vorrichtung und/oder in der Nähe einer Vorderseite der angebrachten Vorrichtung, vorzugsweise entgegengesetzt zu einem Verbindungsbereich und/oder einer Scharniervorrichtung der angebrachten Vorrichtung und der Aktuatorvorrichtung, befindet. Wie es aus dem bereits beschriebenen Beispiel eines Telehandlers ersichtlich ist, handelt es sich bei diesen Bereichen üblicherweise um die kritischsten Bereiche, bei denen insbesondere eine Beschädigung vergleichsweise wahrscheinlich ist und/oder bei denen ein bestimmter Abstand vorzusehen ist und/oder bei denen die Nützlichkeit der Aktuatorvorrichtung erhöht werden kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Bereich für Korrekturen und/oder die Richtung von Korrekturen für bestimmte Aktuatoren begrenzt ist, insbesondere aus Sicherheitsgründen. Zusätzlich und/oder alternativ wird vorgeschlagen, dass Korrekturen von zumindest bestimmten Aktuatoren nur unter bestimmten Bedingungen und/oder nur nach einer expliziten Freigabe und/oder nur bei einer bestimmten Sensoreingabe und/oder nur bei einer bestimmten Datenausgabe und/oder nur in bestimmten Bereichen und/oder nur an bestimmten Orten erlaubt sind. Beispielsweise kann eine korrigierende Rückwärtsbewegung eines Telehandlers, während der Inhalt einer Schaufel in einen Kipplader geschüttet wird, unter Sicherheitsaspekten problematisch sein, da dies in gewisser Hinsicht einer nicht befohlenen Rückwärtsbewegung des Fahrzeugs entspricht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Bediener der Aktuatorvorrichtung noch nicht an das vorliegend vorgeschlagene Korrekturverhalten gewöhnt ist. Dementsprechend kann es sich als vorteilhaft erweisen, eine derartige „nicht-befohlene“ Rückwärtsbewegung zu unterbinden, oder zumindest die Distanz einer solchen „nicht-befohlenen“ Rückwärtsbewegung zu begrenzen. Es ist darauf hinzuweisen, dass in dem Falle, in dem die Hubhebel ausfahrbar/einfahrbar ausgebildet sind, eine Ansteuerung einer Ausfahrbewegung/Einfahrbewegung der Hubhebel üblicherweise die bevorzugte Art von Kompensation darstellt. Dies ist jedoch möglicherweise in bestimmten Stellungen der Aktuatorvorrichtung nicht (vollständig) möglich. Eine derartige Rückwärtsbewegung kann jedoch in bestimmten Bereichen dennoch erlaubt sein (beispielsweise in einem Steinbruch, in dem nur eingewiesenes Personal zugegen ist, wobei das Personal einfach darauf hingewiesen werden kann, dass es eine bestimmte Entfernung zu in Betrieb befindlichen Maschinen einzuhalten hat (eine Anweisung, die üblicherweise ohnehin gegeben wird) und/oder falls ein Bediener einen Freigabeknopf für eine derartige automatische Rückwärtsbewegung gedrückt hat, nachdem er sich vergewissert hat, dass der rückseitige Bereich des Fahrzeugs frei ist. Auch dies kann in automatisierter Weise erfolgen, beispielsweise durch Verwendung von Entfernungssensoren. Falls derartige Entfernungssensoren zeigen, dass der rückseitige Bereich eines Telehandlers frei ist, ist eine automatisierte Rückwärtsbewegung erlaubt. Es ist darauf hinzuweisen, dass es sich hier lediglich um ein explizites Beispiel handelt. Insbesondere können auch unterschiedliche Richtungen (insbesondere eine Vorwärtsbewegung eines Telehandlers) und/oder unterschiedliche Typen von Maschinen (abgesehen von Telehandlern) in Zusammenhang mit dem vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Insbesondere wird vorgeschlagen, das Verfahren derart zu verwenden, dass das Verfahren nur auf Anforderung hin durchgeführt wird, insbesondere auf Anforderung durch den Bediener hin und/oder es wird vorgeschlagen, dass das Verfahren auf Anforderung hin ausgesetzt wird, insbesondere auf Anforderung durch den Bediener hin. Diese Anforderung (gegebenenfalls durch den Bediener) kann von binärer Art (an/aus) sein. Sie kann jedoch auch in Bezug auf unterschiedliche Korrekturrichtungen/Arten von Bewegungen (wie die vorab beschriebenen, also möglicherweise in Hinblick auf eine Rückwärts- und/oder Vorwärtsbewegung (der Maschine)) erfolgen. Ebenso kann sie in einem „prozentualen Ausmaß“ durchgeführt werden, sodass eine Kompensation lediglich in einem gewissen prozentualen Ausmaß durchgeführt wird, wie dies bereits anfänglich in Bezug auf einen Telehandler beschrieben wurde. Ebenso kann eine maximale Entfernung eingestellt werden. Beispielsweise kann die maximale Rückwärtsfahrentfernung auf 50 cm begrenzt werden (sofern nicht beispielsweise eine besondere Freigabe durch den Bediener erfolgt). Der Vollständigkeit halber sollte erwähnt werden, dass die unterschiedlichen Aspekte einer derartigen Anforderung auch teilweise und/oder vollständig miteinander kombiniert werden können.
Weiterhin wird vorgeschlagen, das Verfahren derart durchzuführen, dass die hauptsächliche Eingabe durch einen Bediener erfolgt, insbesondere durch einen menschlichen Bediener und/oder durch eine autonome Fahrlogik, wobei die hauptsächliche Eingabe unter Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der vorab gemachten Vorschläge modifiziert wird. Der menschliche Bediener kann in oder auf der Maschine sitzen, oder kann die Maschine mittels einer Fernbedienung bedienen. Eine Kombination aus menschlicher Steuerung und autonomem Fahren kann insbesondere im Falle einer Fernsteuerungsanordnung realisiert werden, bei der der menschliche Bediener möglicherweise lediglich das Ziel oder bestimmte Aspekte des Fahrwegs angibt, während die automatische Fahrlogik die „fehlenden“ Befehle ausfüllt.
Weiterhin wird eine Steuervorrichtung vorgeschlagen, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren gemäß der vorab gemachten Vorschläge durchführt. Die betreffende Steuervorrichtung kann ebenfalls im vorab beschriebenen Sinn modifiziert werden. Üblicherweise wird eine derartige Steuervorrichtung die gleichen Vorteile und Eigenschaften wie vorab beschrieben aufweisen, zumindest in Analogie. Insbesondere kann es sich bei der Steuervorrichtung um eine elektronische Steuervorrichtung handeln.
Weiterhin wird eine Aktuatorvorrichtung vorgeschlagen, die eine Mehrzahl an Aktuatoren und eine Steuervorrichtung vom vorab beschriebenen Typ aufweist. Auf diese Weise kann die Aktuatorvorrichtung die gleichen Vorteile und Eigenschaften wie vorab beschrieben aufweisen, zumindest in Analogie. Weiterhin kann die Steuervorrichtung auch im vorab beschriebenen Sinne modifiziert werden, zumindest in Analogie.
Weiterhin wird ein Arbeitsfahrzeug vorgeschlagen, das eine Aktuatorvorrichtung vom vorab beschriebenen Typ aufweist. Auf diese Weise kann ein Arbeitsfahrzeug realisiert werden, das die vorab beschriebenen Eigenschaften und Vorteile zumindest in Analogie aufweist. Das Arbeitsfahrzeug kann ebenfalls zumindest in Analogie im vorab beschriebenen Sinne modifiziert werden.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei die Zeichnungen zeigen:

1: eine schematische Ansicht eines Telehandlers von einer Seite aus gesehen;
2: ein Hydraulikschema des Telehandlers gemäß 1 in einer schematischen Ansicht;
3: das Schema eines Steuerungsverfahrens für einen Telehandler gemäß 1 und 2;
4: eine schematische Seitenansicht eines Schaufelladers.

1 zeigt einen Telehandler 1 in einer schematischen Seitenansicht. Telehandler 1 sind als solche im Stand der Technik wohlbekannt.
Wie üblich weist der Telehandler 1 eine Karosserie 2 auf, die vorliegend auf vier Rädern 3 montiert ist. Dank der Räder 3 kann der Telehandler 1 von einem Bediener, der in einem Führerstand 4 des Telehandlers 1 sitzt, bewegt werden. Natürlich kann die Anzahl an Rädern 3 variieren. Ebenfalls ist es möglich, dass anstelle von Rädern 3 Gleisketten verwendet werden.
Der Telehandler 1 hat einen teleskopierbaren Arm 5, der mittels eines geeigneten Aktuators, vorliegend einem Hydraulikkolben 6 (Teleskopierkolben 6) ausgefahren und eingefahren werden kann. Natürlich sind auch unterschiedliche Arten von Aktuatoren möglich, wie ein Hydraulikmotor, der ein in eine Zahnstange eingreifendes Zahnrad antreibt, um lediglich ein Beispiel zu nennen.
Weiterhin ist ein zweiter Hydraulikkolben 7 vorhanden (Winkelvariationskolben 7) der verwendet wird, um den Winkel des teleskopierbaren Arms 5 relativ zur Fahrzeugkarosserie 2 zu ändern. Um dies zu ermöglichen ist der teleskopierbare Arm 5 mittels eines Scharnierbereichs 8 beweglich an der Karosserie 2 befestigt.
Am oberen Ende 9 des teleskopierbaren Arms 5 ist eine Gabel 10 vorgesehen, die dazu verwendet werden kann Paletten, Strohballen und dergleichen aufzunehmen und abzulegen. Weiterhin ist die Gabel 10, wie dies grundsätzlich im Stand der Technik bekannt ist, unter Nutzung eines Kippaktuators 11 (vorliegend ebenfalls mittels eines Hydraulikkolbens angetrieben; Ausrichtungsaktuator) am oberen Ende 9 befestigt, sodass der Winkel der Gabel 10/der Gabelzinken 14 relativ zur Karosserie 2 geändert werden kann. Dank dieser Fähigkeit können Paletten auf einfache Weise in einer horizontalen Position (in Bezug auf die Umgebung gesehen) aufgenommen und abgelegt werden. Durch Neigung der Gabel 10 in eine geeignete Stellung kann jedoch die Palette sicher auf der Gabel 10 gehalten werden, sodass diese nicht herabfällt, wenn die Palette mit dem Telehandler 1 herumgefahren wird.
Wie ebenfalls im Stand der Technik bekannt und aus 1 ersichtlich, führt eine Ansteuerung des Winkelvariationskolbens 7 zu einer Kippbewegung der Gabel 10. Im Detail ist die Veränderung des Winkels des teleskopierbaren Arms 5 relativ zur Karosserie 2 identisch zur Änderung des Winkels der Gabei 10 relativ zum Boden (falls sich der Telehandler 1 nicht bewegt). Diese Ausrichtungsänderung kann entweder durch eine geeignete manuelle Bedienung durch den Bediener kompensiert werden (manuelle Kompensation), oder durch eine automatische Ansteuerung des Kippaktuators 11 (automatische Kompensation).
Eine Ansteuerung des Winkelvariationskolbens 7 wird jedoch ebenfalls zu einer Veränderung der horizontalen Position (x-Achse) der Gabel 10 führen (vergleichsweise großer Einfluss), sowie zu einer Änderung der vertikalen Position (y-Achse) der Gabel 10 relativ zum Boden gesehen (in der vorliegend dargestellten Position des teleskopierbaren Arms 5 vergleichsweise kleine Änderung). Es wird vorliegend vorgeschlagen, dass diese Variation (zumindest zum Teil) durch eine geeignete Ansteuerung des teleskopierbaren Arms 5 (geeignetes Ausfahren/Einfahren des Teleskopierkolbens 6), und/oder durch eine geeignete Ansteuerung der Räder 3, welche vorliegend von einem Hydraulikmotor 12 angetrieben werden (siehe 2), automatisch kompensiert wird.
In ähnlicher Weise führt ein Ausfahren oder Einfahren des teleskopierbaren Arms 5 nicht nur zu einem Anheben oder Absenken (y-Achse) der Gabel 10, sondern auch zur einer gewissen Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung der Gabel 10 (x-Achse). Wie vorliegend vorgeschlagen kann diese Änderung zumindest teilweise durch eine geeignete Ansteuerung der Räder 3 kompensiert werden. Üblicherweise ist es jedoch bevorzugt, wenn die Kompensation der Aktuatorvorrichtung ohne Ansteuerung der Räder 3 durchgeführt wird. Eine solche Ansteuerung der Räder kann sich dennoch zumindest in bestimmten Position der Aktuatorvorrichtung als notwendig/vorteilhaft erweisen.
Wenn an den Kippaktuator 11 der Gabel 10 ein Kippbefehl angelegt wird, wird dieser Kippbefehl auch zu einer bestimmten Änderung der horizontalen und/oder vertikalen Position von unterschiedlichen Bereichen der Gabel 11 führen. Für den vorliegend dargestellten Telehandler 1 ist üblicherweise die vordere Spitze 13 der Gabelzinken 14 der Gabel 10 der problematischste Bereich. Es wird ebenfalls vorgeschlagen, dass eine Änderung der Höhe (Vertikalposition; y-Achse) und/oder der horizontalen Position (x-Achse), welche aufgrund einer Kippbewegung der Gabel 10 auftritt, automatisch durch eine geeignete Ansteuerung der unterschiedlichen anderen Aktuatoren, nämlich des Winkelvariationskolbens 7 und/oder des Teleskopierkolbens 6 und/oder des Hydraulikmotors 12 (welcher die Räder 3 antreibt) kompensiert wird. Somit verbleiben die vorderen Spitzen 13 der Gabelzinken 14 an einer im Wesentlichen identischen Raumposition, obgleich sich die Winkelstellung (Ausrichtung) der Gabel 10 ändert.
Die Relevanz dieser Kompensation wird klar, wenn man sich eine Situation vergegenwärtigt, bei der ein Bediener eine Palette in einem Lagerfach eines Regals zu platzieren hat: er möchte die nach hinten geneigte Position, die für ein Herumgefahren geeignet ist, in eine horizontale Stellung der Gabel 10 bringen, damit er die sich auf der Gabel 10 befindliche Palette in dem Regal abstellen kann. Bislang musste der Bediener, wenn er ein Vorwärtskippen der Gabel 10 ansteuerte, gleichzeitig eine Anhebebewegung und ein Rückwärtsfahren manuell ansteuern, sodass sich die Position der vorderen Spitzen 13 der Gabel 10 nicht relativ zum Regal änderte. Dieser Stand der Technik ist recht lästig und erfordert ein großes Ausmaß an Ausbildung und Erfahrung.
Dank der vorliegend vorgeschlagenen automatischen Kompensation kann der Bediener einfach ein Vorwärtskippen befehlen, und die restliche Ansteuerung erfolgt automatisch.
Wenn ein erfahrener Bediener, der daran gewöhnt ist die unterschiedlichen Positionsveränderungen zu kompensieren, erstmalig auf einem Telehandler 1 gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, kann es zu Problemen kommen. Um für ihn die Eingewöhnungsphase zu vereinfachen ist es möglich, eine lediglich teilweise automatische Korrektur durchzuführen, um ihm so die Übergangsphase zu erleichtern. Dementsprechend kann der einzelne Bediener am Anfang seiner Schicht eine 50 %-ige automatische Korrektur einstellen, während er am nächsten Tag oder in der nächsten Woche die automatische Korrektur auf 70 % erhöht, um lediglich ein Beispiel zu nennen. Natürlich kann ein anderer Bediener eine andere Einstellung wählen, die für ihn genehm ist.
Es ist darüber hinaus darauf hinzuweisen, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Aufgabe auch eine Überkompensation sinnvoll sein kann. Beispielsweise kann eine Überkorrektur von 120 % vorteilhaft sein, wenn auf der Gabel 10 eine Palette platziert ist, wobei die Länge der Palette 20 % größer ist, als es der Länge der Gabelzinken 14 entspricht.
In 2 ist der grundsätzliche Hydraulikschaltkreis 15 in einer schematischen Zeichnung dargestellt.
Das für die unterschiedlichen hydraulischen Dienste 6, 7, 11, 12, 17, 23 erforderliche Hydrauliköl wird von einer Hydraulikpumpe 16 gefördert. Im vorliegenden Beispiel bedient die Hydraulikpumpe 16 den Teleskopierkolben 6, den Winkelvariationskolben 7, den Kippaktuator 11 und den Hydraulikmotor 12, sowie möglicherweise diverse andere Systeme, wie ein hydraulisches Lenksystem 23, welches vorliegend über ein Prioritätsventil 17 mit dem Hydraulikkreislauf verbunden ist (um lediglich ein Beispiel zu geben).
Die Eingabe des Bedieners erfolgt vorliegend mittels eines Joysticks 18 (obgleich auch andere Vorrichtungen verwendet werden können). Die Eingangsdaten 19 werden an eine Steuerung 20 weitergegeben.
Weitere Eingabedaten werden von unterschiedlichen Sensoren, die an geeigneten Positionen platziert sind, empfangen.
Die Bedienereingabedaten 19 werden von der Steuerung 20 eingelesen 101 (siehe auch Flussdiagramm 100 in 3).
Weiterhin werden von der Steuerung 20 zusätzliche Eingabedaten 21 eingelesen 102.
Basierend auf den unterschiedlichen Eingabedaten 19, 21, sowie zusätzlichen in der Steuerung gespeicherten Daten (welche den mechanischen Aufbau des Telehandlers 1, Voreinstellungen des aktuellen Bedieners usw. beinhalten), berechnet 103 die Steuerung zunächst die Nebeneffekte, die sich durch einen bestimmten Ansteuerungsbefehl ergeben. Beispielsweise berücksichtigt die Steuerung 20 in diesem Schritt einen Kippbefehl zum Kippen der Gabel 10 und berechnet den Effekt, den das auf die horizontale (x-Achse) und die vertikale (y-Achse) Position der vorderen Spitzen 13 der Gabel 10 haben wird.
Als nächstes berechnet 104 die Steuerung 20 geeignete, an die unterschiedlichen Aktuatoren 6, 7, 11, 12 anzulegende Kompensationssignale, sodass keine Nebeneffekte auftreten.
Gegebenenfalls wird die Stärke der Steuerungssignale künstlich vergrößert oder verkleinert (d. h. die Korrektursignale werden angepasst 105), sofern der Bediener, der Fahrzeughersteller, eine Werkstatt oder der Arbeitgeber diese Funktion implementiert hat.
Dementsprechend gibt die Steuerung 20 geeignet korrigierte Ansteuerungssignale 106 aus.
Danach springt das Programm zurück 107 und das Flussdiagramm 100 durchläuft einen neuen Zyklus.
Um die Beschreibung zu vervollständigen ist in 4 ein weiterer Maschinentyp dargestellt, nämlich ein Schaufellader 25 in einer schematischen Seitenansicht. Im vorliegend dargestellten detaillierten Ausführungsbeispiel verwenden ähnliche Vorrichtung die gleichen Bezugszeichen, wenn die Funktion der jeweiligen Vorrichtungen identisch, oder zumindest hochgradig ähnlich zueinander ist.
Ähnlich zum Telehandler 1 hat der vorliegend dargestellte Schaufellader 25 eine auf den Rädern 27 (vorliegend vier Räder 27) angeordnete Karosserie 26. Der Bediener sitzt in einem Führerstand 28.
Der Schaufellader 25 weist einen schwenkbar angeordneten Arm 29 auf. Der Arm 29 ist mittels eines Scharnierbereichs 8 an der Karosserie 26 befestigt.
Der Arm 29 kann mittels eines Hydraulikkolbens 30 (Winkelvariationskolben 30) angehoben oder abgesenkt werden. Es ist zu erwähnen, dass auch unterschiedliche Aktuatorentypen verwendet werden können.
An der der dem Scharnierbereich 8 entgegengesetzten Seite (Vorderseite 31 des Arms 29) ist vorliegend eine Schaufel 32 angebracht. Vorliegend ist die Schaufel 32 mittels eines Scharniers 33 ebenfalls drehbar am Arm 29 angebracht. Die Ausrichtung der Schaufel 32 (Winkellage der Schaufel 32 in Bezug zum Boden) kann durch einen Ausrichtungsaktuator 34 verändert werden, welcher vorliegend ebenfalls als Hydraulikkolben 34 ausgebildet ist.
Das vorab Gesagte kann auch in analoger Weise auf den vorliegend vorgeschlagenen Schaufellader 25 angewandt werden. In diesem Fall können die gleichen Aufgaben, Vorteile und Eigenschaften zumindest in Analogie erzielt werden.
Bezugszeichenliste

1.: Telehandler
2.: Karosserie
3.: Räder
4.: Führerstand
5.: teleskopierbarer Arm
6.: Teleskopierkolben
7.: Winkelvariationskolben
8.: Scharnierbereich
9.: oberes Ende
10.: Gabel
11.: Kippaktuator
12.: Hydraulikmotor
13.: vordere Spitze
14.: Gabelzinke
15.: Hydraulikschaltkreis
16.: Hydraulikpumpe
17.: Prioritätsventil
18.: Joystick
19.: Eingangsdaten
20.: Steuerung
21.: zusätzliche Eingabedaten
22.: Sensoren
23.: hydraulisches Lenksystem
25.: Schaufellader
26.: Karosserie
27.: Räder
28.: Führerstand
29.: schwenkbarer Arm
30.: Winkelvariationskolben
31.: Vorderseite
32.: Schaufel
33.: Scharnier
34.: Ausrichtungsaktuator
100.: Flussdiagramm
101.: Eingabedaten einlesen
102.: zusätzliche Eingabedaten einlesen
103.: Berechnung Nebeneffekte
104.: Berechnung Kompensationssignale
105.: Anpassung Korrektursignale
106.: Ausgabe korrigierte Ansteuerungssignale
107.: Rücksprung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6233511 B1 [0011]
US 9822507 B2 [0011]
US 6763619 B2 [0011]

Claims

Verfahren (100) zur Ansteuerung einer Aktuatorvorrichtung, die zumindest zwei Arten von Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) aufweist, die unterschiedliche Arten von Bewegungen einer zu bewegenden angebrachten Vorrichtung (10, 32) bewirken, wobei eine Änderung der Ausrichtung und/oder der Position der angebrachten Vorrichtung (10, 32) einen Einfluss auf die Position von zumindest einem definierten Bereich (13, 14) der angebrachten Vorrichtung (10, 32) hat, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Typen von Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) in automatisierter Weise derart angesteuert werden, dass sie zumindest in einem bestimmten Bewegungsbereich zumindest teilweise die Änderung der Position des definierten Bereichs (13, 14) der angebrachten Vorrichtung (10, 32) kompensieren, wenn die Ausrichtung und/oder die Position der angebrachten Vorrichtung (10, 32) geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der angebrachten Vorrichtung (10, 32) primär durch die Stellung eines Ausrichtungsaktuators (11) bestimmt wird, wobei die Stellung des Ausrichtungsaktuators (11) üblicherweise ebenfalls einen Einfluss auf die Position des definierten Bereichs (13, 14) der angebrachten Vorrichtung (10, 32) hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) Hydraulikaktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) sind, insbesondere Hydraulikkolben (6, 7, 11, 30, 34) und/oder Hydraulikmotoren (12) und/oder dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) ein Antriebsaktuator (12) eines Fahrzeugs (1, 25) ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angebrachte Vorrichtung eine Schaufel (32), ein Baggerlöffel, eine Gabel (10, 32) und/oder eine Greifvorrichtung ist und/oder dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatorvorrichtung ein Teil eines Schaufelladers (25), eines Radladers, eines Teleskopschaufelladers, eines Telehandlers (1), eines Löffelbaggers, eines Exkavators und/oder eines Gabelstaplers ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der definierte Bereich (13, 14) der angebrachten Vorrichtung (10, 32) im Bereich einer Unterseite der angebrachten Vorrichtung und/oder in der Nähe einer Vorderseite (13) der angebrachten Vorrichtung (10, 32), vorzugsweise entgegengesetzt zu einem Verbindungsbereich (11) und/oder zu einer Scharniervorrichtung der angebrachten Vorrichtung (10, 32) und der Aktuatorvorrichtung, befindet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich für Korrekturen und/oder die Richtung von Korrekturen für bestimmte Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) insbesondere aus Sicherheitsgründen begrenzt ist und/oder dadurch gekennzeichnet, dass Korrekturen von zumindest bestimmten Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) nur unter bestimmten Bedingungen und/oder nur nach einer expliziten Freigabe und/oder nur bei einer bestimmten Sensoreingabe und/oder nur bei einer bestimmten Datenausgabe und/oder nur in bestimmten Bereichen und/oder nur an bestimmten Orten erlaubt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren nur auf Anforderung hin durchgeführt wird, insbesondere auf Anforderung durch den Bediener hin und/oder dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf Anforderung hin ausgesetzt wird, insbesondere auf Anforderung durch den Bediener hin.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hauptsächliche Eingabe (19) durch einen Bediener erfolgt, insbesondere durch einen menschlichen Bediener und/oder durch eine autonome Fahrlogik, wobei die hauptsächliche Eingabe (19) unter Verwendung eines Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 modifiziert wird.
Steuervorrichtung (20), insbesondere elektronische Steuervorrichtung, die derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass sie ein Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche durchführt.
Aktuatorvorrichtung, aufweisend eine Mehrzahl von Aktuatoren (6, 7, 11, 12, 30, 34) sowie eine Steuerverrichtung gemäß Anspruch 9.
Arbeitsfahrzeug (1, 25) aufweisend eine Aktuatorvorrichtung gemäß Anspruch 10.